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Técnicas para análise morfoanatomia de flor, fruto e semente - Flor (estrutura morfológica e anatômica): a flor é uma das estruturas mais complexas das plantas, pode ser considerada um ramo altamente modificado que apresenta apêndices especializados (folhas metamorfoseadas). Podemos dizer que a constituição básica da flor é formada por: haste, pedicelo, geralmente apresentando uma porção dilatada terminal, conhecida como receptáculo, da qual emergem os apêndices modificados em sépalas, pétalas, estames e carpelos. As flores podem ser divididas em três principais conjuntos de órgãos apendiculares: perianto (apêndices externos de proteção e/ou atração de polinizadores), androceu e gineceu. O perianto pode se apresentar em duas partes: o cálice (conjunto de peças mais externas, denominadas sépalas, frequentemente verdes e de aspecto mais folioso) e a corola (conjunto de pétalas, frequentemente coloridas). O androceu é o conjunto de estames da flor (geralmente apresentados em antera e filete), responsáveis pela produção de esporos, mas, em algumas espécies, parte dos estames se modifica em nectários para atrair insetos. O gineceu é formado pelo conjunto de carpelos da flor, que pode ser só um (gineceu unicarpelar) ou vários (gineceu pluricarpelar). O carpelo é formado por estigma, estilete e ovário. A posição do gineceu, o número de carpelos, de estames, de pétalas e outras características são pontos fundamentais para a identificação das flores, por isso a necessidade de diferenciação dessas estruturas. Figura - Estrutura anatômica da flor . - Fruto (estrutura morfológica e anatômica): os frutos são estruturas que apresentam uma grande variação em sua origem e em suas características morfológicas. Geralmente, usa-se o termo “fruto” como a estrutura resultante do amadurecimento e do desenvolvimento do ovário floral. Porém, vale lembrar que há frutos que provêm somente do ovário da flor, e outros que envolvem em sua origem outras partes florais, como o receptáculo, sépalas, pétalas, estames, pedúnculo e eixo da inflorescência. O fruto é composto basicamente de duas partes: o pericarpo e a semente. Alguns frutos mantêm no seu interior a umidade necessária para o desenvolvimento da semente, liberando água dos pelos da superfície interna do pericarpo. Outros desenvolvem tecido parenquimático internamente no pericarpo, formando uma estrutura almofadada, que protege a semente em desenvolvimento na cavidade do fruto (GLORIA; GUERREIO, 2006). Além dessa classificação exemplificada anteriormente, ainda é possível caracterizar os frutos simples em vários subtipos de acordo com o número de carpelos, a deiscência (abertura do fruto) e o teor de água no pericarpo maduro. A Figura traz alguns exemplos de classificação de frutos. Figura - Exemplos de classificação de frutos file:///D:/Meus%20Negocios/Pensar%20Cursos/www.pensarcursos.com.br http://explorarasciencias.yolasite.com/resources/Constitui%C3%A7%C3%A3oFlor.jpg Fonte: . - Semente (estrutura morfológica e anatômica): a semente pode ser compreendida como a unidade reprodutiva das espermatófitas (gimnospermas e angiospermas). Ela é formada pelo conjunto de: um esporófito jovem – o embrião; um tecido de reserva alimentar– o endosperma; e um envoltório protetor. O termo “gimnosperma” significa “semente nua”, referente ao fato de que nas gimnospermas as sementes não ficam protegidas no interior de um carpelo, como nas angiospermas, elas ficam expostas sobre esporófilos, escamas ou estruturas equivalentes. Já nas angiospermas a semente se encontra protegida pelo carpelo, geralmente dispondo- se no interior dos frutos. Como as sementes são estruturas muito importantes para a dispersão das plantas, podem ser observados diversos apêndices e estruturas especiais que se desenvolvem nas sementes, a partir do óvulo, e conferem a elas diversas possibilidades de dispersão, as mais conhecidas são as asas (sementes aladas que se dispersam com o vento), os pelos, os apêndices carnosos (arilo, file:///D:/Meus%20Negocios/Pensar%20Cursos/www.pensarcursos.com.br http://www.sobiologia.com.br/conteudos/figuras/Morfofisiologia_vegetal/classificacao_fruto.jpg http://www.sobiologia.com.br/conteudos/figuras/Morfofisiologia_vegetal/classificacao_fruto.jpg ariloide, carúncula, estrofíolo) e a sarcotesta. A forma das sementes depende do tipo de óvulo e de variações no desenvolvimento, o que confere a essa estrutura diferenças bastante peculiares entre espécies. Um exemplo de variação de padrão de sementes é a presença de um único cotilédone no caso das sementes de monocotiledôneas e dois cotilédones no caso de sementes de dicotiledôneas. Além dessas diferenças, é importante notar que as sementes também são estruturas de reserva de diversas substâncias, sendo de extrema importância sua identificação morfológica e anatômica. Fisiologia vegetal e metabolismo básico/ processos extrativos Fisiologia vegetal Para compreendermos de maneira mais clara como os ativos vegetais de interesse terapêutico são produzidos pelas plantas medicinais, é necessário nos aprofundarmos um pouco mais nos processos metabólicos realizados pelas plantas e na fisiologia vegetal. Pode parecer um pouco distante da nossa realidade retomar esses conceitos de biologia vegetal, mas a base do conhecimento em farmacognosia está nas plantas, o que exige de nós um conhecimento maior sobre suas características fisiológicas básicas, como os processos de fotossíntese, respiração, transpiração e nutrição, além da ação dos hormônios vegetais. • Fotossíntese e respiração A fotossíntese pode ser vista como a maneira utilizada pelas plantas para produzir a energia necessária para realizar os seus processos metabólicos e manter a sua sobrevivência. O processo de fotossíntese ocorre graças à capacidade das plantas de retirar água e sais minerais do solo e levá-los até as folhas, na forma de seiva bruta, onde a água participa de uma série de reações, as quais resultam na liberação de oxigênio para a atmosfera e na formação de carboidratos que constituirão o que conhecemos como seiva elaborada. Essas reações só podem ocorrer porque, nas folhas e em outros órgãos vegetais que possuam clorofila, a planta é capaz de absorver energia na forma de luz e realizar a fotossíntese para transformar esta file:///D:/Meus%20Negocios/Pensar%20Cursos/www.pensarcursos.com.br energia em glicose. Podemos dizer, de maneira simplificada, que as plantas absorvem o dióxido de carbono (CO2) presente na atmosfera (produzido na combustão ou exalado por animais), ao mesmo tempo que os animais inalam o oxigênio (O2) liberado pelas plantas na fotossíntese. Esses processos relacionados ao fluxo de energia na natureza e às trocas gasosas realizadas pelas plantas são o que confere ao reino vegetal as características relacionadas à sua função de “purificadores do ar”, proporcionando a diminuição das taxas de CO2 atmosférico e aumento das concentrações de O2. Hoje, compreende-se que a energia gerada pela quebra de seis moléculas de H2O é utilizada para converter três moléculas de CO2 em um açúcar de três carbonos. A Figura ilustra a equação simplificada que representa esse processo e os compostos gerados nele. Figura - Ilustração da equação geral da fotossíntese . Esse processo é conhecidamente dependente de luz, mas, atualmente, sabe- se que ele ocorre em duas etapas, sendo que apenas em umadelas as reações dependem da presença de luz, o que fez com que essa fase ficasse conhecida como fase “claro”, enquanto a fase em que as reações não dependem da luz é conhecida de fase “escuro”. Essas etapas consistem em reações luminosas (fase claro) e file:///D:/Meus%20Negocios/Pensar%20Cursos/www.pensarcursos.com.br http://dicionariosaude.com/wp-content/uploads/2014/01/Fotoss%C3%ADntese.jpg http://dicionariosaude.com/wp-content/uploads/2014/01/Fotoss%C3%ADntese.jpg reações de fixação do carbono (fase escuro). Na fase claro, a energia luminosa é absorvida pelas moléculas de clorofila, sendo utilizada indiretamente para movimentar a síntese de ATP na membrana do tilacoide (estrutura encontrada no interior dos cloroplastos). Nas reações de fixação do carbono, que acontecem no estroma do cloroplasto, os açúcares são finalmente sintetizados a partir do dióxido de carbono e do hidrogênio. Esse processo só é possível graças à presença de adenosina trifosfato (ATP – conhecido como a moeda energética dos organismos vivos, por armazenar energia em suas ligações químicas) e NADPH (que atua como coenzima em reações de redução), produzidos nas reações luminosas, o que faz com que a fase de fixação de carbono (fase escuro) seja dependente da fase de reações luminosas (fase claro). A Figura traz uma ilustração interessante para localizarmos onde esses processos ocorrem em uma planta. Figura - Ilustração das estruturas onde ocorrem as duas etapas da fotossíntese . A glicose, geralmente, é relacionada ao carboidrato produzido na fotossíntese, mas, na prática, muito pouca glicose livre é gerada nesse processo, sendo, na maioria das vezes, encontrados sacarose ou amido, este último representando a principal forma de armazenamento de carboidratos pelas plantas. Os carboidratos resultantes do processo de fotossíntese são exportados das folhas para as outras partes das plantas através dos feixes vasculares, o que caracteriza a seiva elaborada, que vai ser distribuída pelos órgãos vegetais para garantir a energia necessária às suas atividades metabólicas. O processo complementar à fotossíntese é a respiração file:///D:/Meus%20Negocios/Pensar%20Cursos/www.pensarcursos.com.br http://www.enemvirtual.com.br/wp-content/uploads/2011/09/fotossintese.png http://www.enemvirtual.com.br/wp-content/uploads/2011/09/fotossintese.png vegetal, nele ocorre a completa oxidação de açúcares ou outras moléculas orgânicas a dióxido de carbono e água. A respiração é um processo que se inicia com a glicose (produto final da hidrólise da sacarose ou do amido). A oxidação de glicose é a perda de elétrons, nela a molécula de glicose é quebrada e os átomos de hidrogênio são separados dos átomos de carbono e associados a átomos de oxigênio, formando a água. Esse processo transfere elétrons de níveis de energia mais elevados para níveis mais baixos, o que libera energia para as reações bioquímicas celulares. É sabido que a glicólise ocorre em uma série de 10 etapas, sendo cada uma delas catalisada por uma enzima específica. Essas etapas que configuram a glicólise são realizadas por todas as células vivas, de bactérias a células eucarióticas de plantas e animais. A respiração é um processo que envolve a quebra completa da glicose, passando pelas etapas de glicólise, ciclo do ácido cítrico e cadeia respiratória. Esse processo ocorre no citoplasma, mais propriamente nas mitocôndrias, e ao final libera energia na forma de ATP para que as células vegetais possam realizar suas atividades que envolvem gasto energético. A Figura ilustra a relação entre a fotossíntese e a respiração, assim como as organelas relacionadas a esse processo, mostrando, de A a C, as etapas de absorção de luz pelos cloroplastos e a realização da fotossíntese produzindo carboidratos como material de reserva energética e liberando O2 para a atmosfera. Em C, é ilustrada a posterior quebra do carboidrato no processo de respiração realizado na mitocôndria, liberando energia na forma de ATP e CO2 como gás residual desse processo. • Transpiração e condução da seiva As plantas são altamente eficientes no transporte de nutrientes orgânicos, inorgânicos e água por todo seu corpo. Essa atividade é muito importante para a determinação da estrutura final das plantas e para o seu desenvolvimento. Como já vimos nas seções anteriores, os tecidos vegetais especializados em transporte de substâncias a longas distâncias através das plantas são o xilema e o floema, que formam um sistema vascular contínuo presente em praticamente todas as partes da file:///D:/Meus%20Negocios/Pensar%20Cursos/www.pensarcursos.com.br planta. O xilema e o floema exercem as atividades de transporte de maneira associada, tanto espacialmente quanto em suas funções. O xilema é conhecido como o tecido de condução de água e nutrientes do solo para as folhas, e o floema, como o tecido de condução de seiva elaborada até as raízes, mas essa classificação não é absoluta. O floema pode movimentar grandes volumes de água pela planta, por exemplo, para hidratar os frutos em formação. É importante saber que substâncias são transferidas do floema para o xilema e podem voltar a circular pela planta. Nesse processo de circulação de água e substâncias orgânicas pelo interior do sistema vascular das plantas, foi observado que elas também são capazes de perder grandes quantidades de água por um processo chamado de transpiração. Estima-se que nas plantas, aproximadamente, 99% de toda a água absorvida é liberada posteriormente na forma de vapor. O principal órgão vegetal relacionado à transpiração é a folha, o que pode explicar o porquê dessa perda de água. Considera-se que as plantas necessitam de superfícies eficientes na absorção da radiação solar para poderem realizar a fotossíntese, desta maneira, ter estruturas que ampliem o contato dos cloroplastos com a luz envolve e, ao mesmo tempo, amplia a superfície de perda de água. Além disso, para a fotossíntese, é necessário que os cloroplastos absorvam dióxido de carbono, o qual deve se solubilizar para penetrar na célula vegetal, já que a membrana plasmática é praticamente impermeável ao dióxido de carbono na sua forma gasosa. Dessa forma, o gás deve entrar em contato com uma superfície celular úmida para ser absorvido pelos cloroplastos e participar da fotossíntese, o que estabelece uma relação entre a captação de dióxido de carbono para a fotossíntese e a perda de água por transpiração. A estrutura vegetal relacionada diretamente ao controle da transpiração é o estômato, sua capacidade de fechar-se e abrir- se de acordo com as condições ambientais e da própria planta é muito importante para a manutenção da hidratação das plantas. É importante lembrar que a transpiração em excesso pode comprometer o crescimento das plantas ou mesmo levá-las à morte por desidratação. Nesse contexto, as plantas apresentam diversas adaptações especiais, que minimizam a perda de água e, ao mesmo tempo, promovem o ganho de dióxido de carbono. Um exemplo é a presença de cutícula cerosa, que torna a superfície das folhas, em grande parte, impermeável à água e ao dióxido de carbono. Com este mecanismo, a maior quantidade de água perdida para file:///D:/Meus%20Negocios/Pensar%20Cursos/www.pensarcursos.com.br a atmosfera na forma de transpiração, por uma planta vascular, é aquela que é liberada pelos estômatos. A abertura e o fechamento dos estômatos controlam as trocas gasosas. Apesar disso, vale lembrar que outros fatores, tanto ambientais quanto característicos da própria planta, influenciam a taxa de transpiração. Entre esses fatores, podemos citar a temperatura (a taxa de evaporação duplica-se a cada aumento de 10 °C na temperatura) e a umidade, já que a água é perdida muito maislentamente em um ambiente saturado de vapor de água. Correntes de ar também podem ser consideradas como um fator que altera as taxas de transpiração, já que o vento desloca o vapor de água da superfície das folhas, afetando a diferença na pressão de vapor da superfície. Esses fatores ressaltam a influência das características ambientais no desenvolvimento das plantas. Quando se observa a transpiração em uma folha, é possível imaginar o caminho que a água percorreu no interior daquela planta. A hipótese mais aceita atualmente quanto a como a água consegue ser absorvida pela raiz e chegar até folhas muito distantes do local de absorção é a de que a água é puxada para o alto através do corpo da planta, relacionando os processos de absorção e transpiração. Entende-se que, quando a água evapora pela superfície da parede das células no interior das folhas durante a transpiração, ela é reposta pela água vinda do interior das células, difundindo-se através da membrana plasmática (permeável à água, mas não aos solutos), dessa maneira, a concentração de solutos aumenta, gerando um potencial de saturação entre a célula e outras adjacentes, mais saturadas. Esses eventos exercem sobre o sistema vascular um efeito que pode ser chamado de “sucção”, ou tensão, na água que circula dentro do xilema. Considera-se que a coesão entre as moléculas de água transmite essa tensão por toda a extensão do caule até as raízes, fazendo com que a água seja retirada das raízes, puxada para o xilema e passada às células que estão perdendo vapor de água para a atmosfera. Dessa mesma maneira, a perda de água torna o potencial de água mais negativo nas raízes e aumenta sua capacidade de absorver a água do solo. • Nutrição mineral file:///D:/Meus%20Negocios/Pensar%20Cursos/www.pensarcursos.com.br Quando comparada à demanda nutricional dos animais, a nutrição vegetal é relativamente simples. Normalmente, os vegetais clorofilados sintetizam compostos orgânicos por meio da fotossíntese e podem, ainda, sintetizar todos os aminoácidos e as vitaminas necessários à sua sobrevivência, usando os produtos da fotossíntese e nutrientes inorgânicos, tais como o nitrogênio. A nutrição das plantas envolve, desta maneira, a absorção de todas as substâncias inorgânicas que são necessárias para a realização dos seus processos bioquímicos essenciais, assim como a distribuição dessas substâncias e sua utilização no metabolismo e no crescimento vegetal. Curiosamente, mais de 60 elementos químicos já foram identificados em plantas, entre eles ouro, prata, chumbo, mercúrio, arsênico e urânio. Atribui-se à composição do solo a presença de elementos não utilizáveis e potencialmente tóxicos no interior das plantas, já que a maioria dos elementos químicos presentes nos vegetais é absorvida como íons inorgânicos a partir do solo. Sabe-se, atualmente, que ao menos 17 dos elementos inorgânicos presentes nas plantas são necessários para o seu crescimento normal, sendo eles: carbono, hidrogênio, oxigênio, potássio, cálcio, magnésio, nitrogênio, fósforo, enxofre, ferro, manganês, zinco, cobre, cloro, boro, molibdênio e níquel. Esses elementos, considerados essenciais, podem variar em concentração de espécies a espécies, caracterizando a necessidade metabólica de espécies individualmente. Eles podem ser utilizados para avaliação de produtividade de solo e devem ser avaliados para a caracterização de potencial nutricional das plantas. Eles desempenham diversos papéis no interior das plantas, o que inclui funções estruturais, enzimáticas, regulatórias e iônicas. Um bom exemplo são o nitrogênio e o enxofre, que estão presentes na composição tanto de proteínas quanto de coenzimas, e o magnésio, que faz parte da molécula de clorofila, e ainda é necessário para a atividade de diversas enzimas vegetais. O cálcio é um nutriente extremamente importante por sua relação com o controle da abertura e do fechamento dos estômatos e por regular os gradientes iônicos estabelecidos por íons de potássio e diversos ânions. Sabendo dessas funções específicas de cada nutriente, fica evidente a necessidade de manutenção de um solo rico e devidamente equilibrado para o fornecimento dos nutrientes minerais necessários ao desenvolvimento das plantas. A Figura ilustra as relações entre a nutrição mineral, a respiração e a fotossíntese como atividades fisiológicas da planta, destacando a separação dos file:///D:/Meus%20Negocios/Pensar%20Cursos/www.pensarcursos.com.br nutrientes essenciais em macro (aqueles exigidos em maiores concentrações) e micronutrientes (exigidos em menores concentrações pelas plantas). Figura Processos fisiológicos de nutrição, fotossíntese e respiração . • Hormônios vegetais O desenvolvimento de uma planta depende da interação de diversos fatores internos e externos, entre eles a absorção de luz e gás carbônico e a presença de água e nutrientes no solo. Além desses fatores externos, o controle do crescimento dos vegetais é regulado por sinais químicos, denominados hormônios, que regulam o seu metabolismo interno. Os hormônios vegetais, ou fitormônios, são sintetizados em diferentes locais do corpo de uma planta e são ativos em quantidades muito pequenas. A resposta aos sinais químicos pode variar para um mesmo hormônio, já que diferentes estruturas vegetais respondem de maneiras diferentes, assim como os tecidos vegetais podem necessitar de quantidades diferentes de hormônios para file:///D:/Meus%20Negocios/Pensar%20Cursos/www.pensarcursos.com.br determinadas tarefas. Os hormônios vegetais raramente atuam de forma isolada, eles estão relacionados a intrincados mecanismos de regulação metabólica e podem se apresentar em sua forma inativa no interior da planta até que sua ativação seja necessária para a atividade específica que carece de sua modulação. Tradicionalmente, são conhecidas cinco classes de hormônios vegetais: as auxinas, as citocininas, o etileno, o ácido abscísico e as giberelinas. Outras moléculas sinalizadoras foram identificadas por desempenharem funções importantes na resistência das plantas a patógenos e na defesa contra herbívoros; entre elas estão o ácido salicílico, o ácido jasmônico e a sistemina. A auxina tem sido relacionada com uma série variada de aspectos do desenvolvimento das plantas, entre eles se destaca a polaridade geral do eixo caule-raiz da planta, o desenvolvimento dos frutos, a disposição das folhas, a regeneração do xilema, a formação de raízes laterais e adventícias, entre outros. Já as citocinas regulam, junto às auxinas, o crescimento das plantas, além de retardar a senescência das folhas. O etileno, por sua vez, exerce um efeito inibitório sobre a expansão celular e regula o amadurecimento dos frutos. Enquanto isso, o ácido abscísico impede a germinação das sementes de maneira prematura, garantindo que as reservas de proteínas e carboidratos sejam completadas e a semente alcance seu melhor momento para que a germinação seja bem-sucedida. Por último, podemos citar as giberelinas como reguladores do processo de germinação, desempenhando um papel importante na quebra do período de dormência das sementes. Falando dos cinco fitormônios clássicos (auxinas, citocininas, etileno, ácido abscísico e giberelinas), já conseguimos ilustrar a importância dos hormônios vegetais para a vida e o desenvolvimento das plantas. Vale lembrar que esses mecanismos de modulação são complexos e interligados e que é graças a eles que os metabolismos primário e secundário são modulados. Esse refinado sistema de modulação que o reino vegetal apresenta garante a variedade de compostos químicos encontrados nas diferentesespécies de plantas. • Materiais estranhos encontrados em drogas vegetais Conhecendo as características das estruturas vegetais, sua anatomia e morfologia, acrescentando a esse conhecimento as informações sobre a fisiologia file:///D:/Meus%20Negocios/Pensar%20Cursos/www.pensarcursos.com.br vegetal, é possível compreender a importância de caracterização de locais de reserva de ativos vegetais de interesse. As plantas possuem muitas peculiaridades na distribuição de compostos químicos em suas estruturas, desta forma, a obtenção de drogas vegetais compostas pelos órgãos vegetais que realmente contenham as concentrações ideais de ativos de interesse se torna fundamental para a qualidade dos produtos obtidos de plantas medicinais. Como vimos, as estruturas de folhas, caules, flores, frutos e raízes podem armazenar ativos de interesse terapêutico. Quando isso ocorre em concentrações adequadas para a obtenção de drogas vegetais apenas em uma dessas estruturas vegetais, é muito importante que seja realizado um controle de qualidade efetivo para a identificação e a separação de materiais estranhos. É comum a prática de manipulação de drogas vegetais, incluindo partes da planta que não possuem as concentrações ideais da substância com efeitos terapêuticos, o que aumenta o volume de produção e diminui a sua qualidade. Entre os chás de plantas medicinais comercializados atualmente, os testes de controle de qualidade já apresentaram presença de materiais estranhos provenientes de outras estruturas vegetais da mesma planta, de outras plantas e até mesmo materiais inertes, como areia. O controle de qualidade na produção de drogas vegetais é muito importante e passa desde a observação visual e separação de materiais estranhos até a análise microscópica e fitoquímica para a garantia da presença de marcadores vegetais nas concentrações adequadas. Vale a pena saber que as drogas vegetais devem invariavelmente passar por esse processo, para prevenção de fraudes e garantia da ação terapêutica dos produtos. file:///D:/Meus%20Negocios/Pensar%20Cursos/www.pensarcursos.com.br